光学相干层析成像系统与像质改善方法研究综述报告.docx

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概述
近年来，随着光学相干层析成像技术的发展，其应用不断扩展，已成为生物医学成像领域的一种重要技术。然而，由于光学相干层析成像系统存在的固有缺陷，例如成像深度有限、像质受到噪声干扰以及分辨率不高等问题，制约了其在临床应用中的推广和应用。因此，对于像质改善方法的研究非常重要，本综述就对于目前光学相干层析成像系统以及像质改善的方法进行梳理。
光学相干层析成像系统
光学相干层析成像（optical coherence tomography，OCT）是一种基于光学反射的非侵入式断层成像技术，其以测量光线在物体中反射和散射的后向散射光信号为基础，通过离散模式或全息技术重建目标物体的三维结构图像。
光学相干层析成像系统主要由以下部分组成：光源、样品/目标物、光学透镜、纳米级移相器、探测器、信号处理设备及计算机等，其中最为核心的部分是光源、探测器和信号处理设备。
光源
光源是OCT系统中最重要的组成部分之一。目前常用的光源分为三类，分别为连续光源、飞秒激光器和频域调制光源。连续光源以其较低的成本、较小的尺寸和相对简单的结构等优点成为最常用的OCT光源。飞秒激光器是一种高功率、低相干的光源，具有高强度、短脉冲及光谱宽度大等特点，非常适用于高分辨率的OCT成像。频域调制光源是一种基于Michelson干涉仪的全息成像技术，其光源波长通常为840nm，具有高速度、高精度和灵敏度高等特点。
探测器
探测器是OCT成像系统的另一个重要组成部分。目前常用的探测器类型包括光电二极管（photodiode）、单光子探测器（single photon detector）和CMOS传感器（complementary metal oxide semiconductor sensors）等。其中，光电二极管由于其高灵敏度、响应速度快和反应准确性好等优点，目前仍是最常用和最受欢迎的光检测器。
信号处理设备
信号处理设备是OCT系统的第三个重要组成部分。其主要任务是对于探测器输出的信号进行快速、精准以及标准的数据采集、处理和显示等操作。常见的信号处理设备包括数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、高速采集卡、数字图像处理器（digital image processor，DIP）等。
像质改善方法
在OCT成像中，由于人体组织成像的复杂性以及成像噪声随深度增长导致的图像质量下降等因素的存在，影响了图像质量和成像深度。改善OCT图像的质量和清晰度已经成为制约OCT进一步应用的瓶颈之一。因此，相应的图像增强方法的研究成为解决OCT图像质量问题的重要手段。
图像滤波方法
图像滤波是通过对原始图像进行滤波操作，去除或减少图像中的噪声和模糊等效果的方法。常见的图像滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。其中，高斯滤波是最常用的图像滤波方法之一。它能够平衡图像平滑度和细节保留度，并能够有效去除高斯噪声。
增加采样数方法
增加采样数是指增加样本量，在相同光源下取得更多反射光的方法。这种方法可以极大地提高成像质量和精度。
深度调整方法
深度调整可用于调整和优化成像深度。主要方法包括飞秒激光器的使用和分布式音频反应式移相器（distributed acoustic response-phasing，DARP）技术，这些方法都具有稳定和高精度的特点，并能够满足不同成像深度的需求。
光学相位调制控制方法
光学相位调制控制方法是一种优化相干成像的方法。它主要涉及到信号的相位控制和光场的光学调制。这种方法可以提高信号的附加信噪比（adjacent signal-to-noise ratio，ASN），从而实现图像质量的提高。
结语
总之，光学相干层析成像是一种基于光学反射的高分辨率非侵入式成像技术，其应用不断扩展并在临床领域得到越来越广泛的应用。然而，由于其成像深度、信噪比和分辨率等方面的固有缺陷，制约了其在实际应用中的推广和应用。因此，对于像质改善方法的研究非常重要。未来，我国在致力于研究和开发更高质量、更高分辨率的OCT成像技术的同时，还需加强对于OCT成像数据采集、处理和显示等方面的探索和研究，提高OCT成像在生物医学领域的应用价值和意义。